IT之家 12 月 20 日消息，據(jù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)消息，12 月 17 日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐正元教授聯(lián)合其博士后研究員劉偉杰博士和清華大學(xué)王昭誠教授以及英國南開普敦大學(xué) Lajos Hanzo 教授，在國際學(xué)術(shù)期刊《數(shù)字通信與網(wǎng)絡(luò)（英文）》上發(fā)表了“拍赫茲通信：用于無線通信的光譜融合”的研究成果，為第六代（6G）移動通信提供了新思路。
目前，第五代（5G）移動通信已進入商用化部署，各國紛紛瞄準(zhǔn)未來 6G 移動通信展開研究工作，力圖搶占技術(shù)快車道。為了實現(xiàn)全頻譜和空間全覆蓋的終極目標(biāo)，有必要梳理人類所有可用的無線通信頻段，在排除具有強輻射且對人體有害的 X 光波段以及太赫茲（Terahertz）頻段之后，拍赫茲（Petahertz）頻段成為僅剩的可用通信頻譜資源。
▲ 拍赫茲頻譜及其相鄰的太赫茲和 X 光譜
近年來，針對特定應(yīng)用場景，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界曾嘗試以多種光波作為信息載體的無線光通信（OWC）技術(shù)，包括基于照明 LED 的可見光通信（VLC）、室內(nèi)紅外光通信（IRC）、車載紫外光通信（UVC）、空間激光通信（FSOC）、光保真（LiFi）、水下藍(lán)綠光通信等。
上述技術(shù)僅使用拍赫茲頻段內(nèi)的碎片化頻譜，嚴(yán)重制約了通信網(wǎng)絡(luò)全局資源優(yōu)化性能，也不能很好地適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境和不同類型終端，甚至無法滿足用戶特殊的信息安全和抗干擾要求，比如 VLC 往往還要借助于 IRC 或 WiFi 技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙向通信和區(qū)域覆蓋功能，不可避免帶來信息泄露和視覺干擾。
拍赫茲通信擁有超大帶寬和超高空間分辨能力，能兼容匹配多種形態(tài)的新型移動終端和空-天-地-海的全空間應(yīng)用場景，比如室內(nèi)超大帶寬互聯(lián)、高精度定位、大規(guī)模工業(yè)機器通信、車聯(lián)網(wǎng)、水下物聯(lián)網(wǎng)、空間互聯(lián)網(wǎng)等等，滿足人-機-物互通互聯(lián)。
▲ 全空間拍赫茲通信場景
論文首次提出了拍赫茲通信新體系框架，突破了傳統(tǒng)肉眼視覺的光譜分段方法，有機融合紅外光、可見光和紫外光多段頻譜，實現(xiàn)拍赫茲全頻段的有效開發(fā)利用。
通過頻譜感知智能選擇波長與空間通道，揭示了全頻段信號傳輸特性和環(huán)境噪聲影響，展現(xiàn)了拍赫茲通信在室內(nèi)、室外和水下等全空間場景下的通信距離和數(shù)據(jù)速率性能極限，比如室內(nèi)速率高達(dá)幾十太比特每秒（Tbps）、水下距離遠(yuǎn)至 500 米，并挖掘了拍赫茲載波潛在的偏振和角動量維度特征以用于信號調(diào)制與復(fù)用，能實現(xiàn)通信鏈路和網(wǎng)絡(luò)的靈活智能配置，服務(wù)于全息通信等新型高速業(yè)務(wù)與應(yīng)用。
▲ 拍赫茲通信在典型場景下的通信速率與距離性能
（A: 室內(nèi)多種發(fā)射功率和光束角下的性能，B: 水下三種類型水體和四種波長下的性能）
IT之家了解到，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐正元教授為論文第一作者，清華大學(xué)王昭誠教授為論文通訊作者。該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金委重點項目（61631018）、中科院前沿科學(xué)重點項目（QYZDY-SSW-JSC003）和先導(dǎo)專項（XDA22000000）支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.dcan.2021.08.001
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